太阳成像仪镜筒舱内压力控制技术研究

文章阐述了太阳成像仪镜筒舱内压力控制技术研究,主要包括限流小孔机械尺寸理论分析、慢速泄压阀设计、镜筒压力控制模拟测试等内容。目前,所研制的慢速泄压阀已顺利交付使用,并随46.5 nm极紫外太阳成像仪在中科院空间新技术试验卫星上进行了搭载,实现了在轨顺利开机,验证了太阳成像仪镜筒舱内压力控制手段的正确性。

高精度双曲线镜筒零件加工工艺设计

以典型薄壁零件双曲线镜筒为例,针对其精度高、刚度弱和易变形的加工难点进行工艺设计,采用切削仿真软件计算零件加工变形量,通过合理的工序划分、巧妙的夹具设计以及数控程序优化等方法,有效控制零件加工及使用过程中的变形,实现零件的批量稳定化加工。

热场发射扫描电镜中的复合物镜和镜筒内探测系统

为了解释镜筒内探测器对信号发射角衬度反映的依赖,借助光镜像差类比方法解释物镜和探测系统协调工作以探测信号的原理,最后分析了两种当前使用复合物镜的探测系统。以上研究表明,在当代热场发射扫描电镜中,借助物镜的磁场和电场,物镜和探测系统协同能够实现筛分和过滤信号的目的,使用光镜类比可以成功地理解各种镜筒内探测器对信号的接收情况。

测绘相机光学镜筒设计、加工及装配

研究了光学镜筒的设计、加工和装配。从材料选取、结构形式确定和性能分析等方面论述了测绘相机光学镜筒的设计过程,探讨了透镜支撑结构-薄壁壳体的加工方法。最后,介绍了单镜组和主镜筒的装配过程。通过比较,选取铸钛合金ZTC4作为镜筒的材料,采用单镜组加筋壳结构的组合形式,运用PATRAN/NASTRAN软件对主镜筒的分析表明其结构强度和刚度很好,可满足相机结构要求。薄壁壳体通过精密铸造,再经过车削而成,各定位阶梯内圆柱面同轴度达到0.01 mm。镜筒装配要点是无变形安装固定透镜、精确控制空气间隔和高精度定心。装配完成的镜头光学传递函数达到0.43(77 lp/mm),满足测绘相机精度要求。

一种钛合金镜筒的石墨型离心铸造工艺

介绍了某光学设备上使用的钛合金镜筒铸件的石墨型离心铸造工艺。分析了铸件出现浇不足缺陷的原因,通过浇注系统的改进解决了铸件的成形问题,并最终获得了合格的钛合金镜筒铸件。

石墨纤维增强铝基复合材料在空间遥感器镜筒结构中的应用

为了设计和制造出性能更加优越的空间遥感器,对一种新型航天材料—石墨纤维增强铝基复合材料(Gr/Al com-posite)进行了研究。突破了石墨纤维与铝合金的界面反应控制、纤维铺层和缠绕设计等关键技术,成功制备了石墨纤维增强铝基复合材料,材料的密度为2.12×103kg/m3,弹性模量为129 GPa,线膨胀系数为5.0×10-6K-1。针对这种复合材料,摸索出一套完整的加工和后处理工艺,并首次把这种复合材料应用在空间红外遥感器镜筒结构设计中,设计的镜筒较之钛合金镜筒减重31.8%。最后,完成了镜筒组件的加工装配、透镜的装校和随机振动试验。实验结果表明,镜筒组件的一阶谐振频率为284 Hz,高于100 Hz的设计要求,振动试验后光机系统没有发生变化。上述工作表明,石墨纤维增强铝基复合材料在航天遥感领域具有较高的应用价值。

碳纤维复合材料应用于航天光学遥感器遮光镜筒

碳纤维复合材料作为一种新兴结构材料,它的优异性能提高了航天光学遥感器的结构效率及尺寸稳定性。介绍了某航天光学遥感器遮光镜筒的设计,探讨了碳纤维复合材料应用于航天光学遥感器遮光镜筒需考虑的一些问题,如线膨胀系数、连接接口以及预埋技术等,最后给出了遮光镜筒进行环境模拟试验的实验结果。结果表明,碳纤维复合材料应用于航天光学遥感器是完全可行的,并将得到进一步发展。

航空相机镜筒位置控制的扰动估计与补偿

在航空相机镜筒速度内环设计了自抗扰控制器,以减小镜筒内偏心凸轮机构的运动对镜筒的扰动。采用扩张状态观测器对扰动进行实时估计,并生成扰动补偿量抵消扰动的影响。首先,分析了凸轮机构的运动对镜筒扰动的特点。然后,建立了镜筒的数学模型,基于带宽的单参数化设计思想设计了扩张状态观测器及带扰动补偿的控制律,设计了镜筒位置控制器。最后,在镜筒上对控制器的抗扰动性能进行了验证,并与目前航空相机常用的一阶平方滞后超前校正法进行了比较。结果表明,采用自抗扰控制能将凸轮机构对镜筒的扰动偏差减小为传统方法的50%左右。在提高系统抗扰动性能的同时,控制器增益减小约2个数量级,大大降低了对控制器增益的要求,提高了系统的稳定性,对改善航空相机控制系统的抗扰动性能及降低控制器设计难度具有较高的实用价值。

空间太阳望远镜镜筒桁架的优化

空间望远镜的镜筒桁架结构优化以构件总质量等于常数为约束条件,以横向摆振频率最高为优化目标。优化分两步进行:首先以瑞雷方法和简化模型为基础,在较大范围内对可能的模型进行筛选,得出桁架分层数和每层斜杆数的最优解;然后用ANSYS软件对桁架杆、梁截面参数进行优化,得到比较满意的结果。此方法也适用对其他类似的筒状桁架的优化。

空间光学镜筒结构参数的探讨

空间光学镜筒是一个典型的圆筒形薄壳结构，而圆筒形薄壳在航空、航天等机械领域得到了广泛的应用，为减轻薄壳质量、提高薄壳强度和提高其制造工艺性，通常的圆柱形薄壳都具有加强筋，很显然，加强筋使薄壳的强度及制造工艺性大大提高。但是，加强筋使空间光学镜筒的动力学特性如何变化，至今还没有被深入的探讨。本文对航天相机中筒处的具有轴向和径向加强筋的圆筒进行动力学分析，研究加强筋对空间光学镜筒动力学特性的影响。

二氧化碳探测仪镜筒结构的多目标优化设计(英文)

为满足镜筒结构高强度、轻量化及良好的热环境适应性的要求,研究了多工况下同时考虑结构刚度和一阶固有频率的多目标优化问题。首先,基于变密度连续体结构拓扑优化方法,采用加权和法和靶向量法定义了多工况下多目标优化函数;然后进行了镜筒的优化设计。整个优化设计包括拓扑优化和厚度优化两部分。在拓扑优化中,以刚度和频率最大为目标函数,得到了满足要求的镜筒结构材料的最佳分布,并以此为依据,完成了镜筒结构的三维建模;以拓扑优化所得结构的柔度值和一阶频率为约束,质量最小为目标函数,对镜筒结构各厚度进行了优化。优化设计结果表明,镜筒质量由18.63 kg减少至12.46 kg;重力作用下最大变形由0.013 mm减少至0.001 9 mm;热载荷作用下最大变形由0.098 mm减少至0.062 mm;一阶固有频率从65.6 Hz提高至189.83 Hz。该优化设计方法有效缩短了设计周期,提高了镜筒结构的性能,满足了系统设计要求。

小挠度碳纤维复合材料镜筒设计

碳纤维复合材料目前广泛应用于航天结构高强度要求的场合,对复合材料满足小变形使用要求的刚度设计仍然是航天相机结构设计的难题。通过对共轴三反光学系统公差的分析,给出变形量小于2μm的复合材料的刚度设计要求。根据结构的受力状况建立了物理模型。结合复合材料层压板理论,对碳纤维铺层设计进行了合理的简化,并通过有限元分析软件M SC.N astran对设计进行了完善和验证。结果表明:设计的碳纤维复合材料镜筒满足了结构端面变形量小于2μm的刚度使用要求。

遥感相机复合材料镜筒的工程化研究

本文介绍了一种碳纤维复合材料/铝蜂窝夹层结构遥感相机镜筒的研制技术,针对镜筒的结构特点和技术要求,重点讨论了材料选择、力学分析、工艺方案及主要工艺过程及措施。研制结果表明,该镜筒具有耐湿热及尺寸稳定性好、相比传统的方案减重效果明显等优点。

航空相机镜筒全程快速无超调位置控制

为消除航空相机镜筒在位置控制过程中的超调,本文提出采用跟踪微分器对阶跃输入信号进行处理,通过合理设计过渡过程来实现镜筒位置控制的快速无超调响应。首先,阐述了跟踪微分器理论,分析其工作特性。然后,以90°位置阶跃响应为例,进行了过渡过程设计,并与无过渡过程设计的控制效果进行了比较。实验结果表明,合理设计过渡过程能完全消除镜筒位置响应的超调,同时减小调节时间。在90°阶跃输入时,超调量由24.1%减小为零,同时调节时间缩短28.8%。此外,采用最小二乘法拟合阶跃输入量与过渡过程快速因子的函数关系,控制过程中根据阶跃输入量计算最优过渡过程参数,实现了镜筒位置的全程快速无超调控制。该方法已经在航空相机镜筒中进行了实际应用,取得了良好的效果,有效改善了系统的动态性能。

镜筒热形变对星敏感器测量精度的影响

空间环境温度以及阳光热效应对星敏感器测量精度有一定影响。研究镜筒热形变对星敏感器测量精度的影响,计算温度均匀分布和非均匀分布条件下,圆柱形镜筒和圆锥形镜筒热形变导致的透镜倾斜量和平移量,研究典型星敏感器光学系统中恒星像斑位置和能量分布的变化情况。在镜筒温度均匀分布条件下,温度变化20℃时,圆柱形镜筒和圆锥形镜筒的星敏感器测量误差分别为0.6″和0.9″;在镜筒温度非均匀分布条件下,镜筒上侧与下侧的温差为30℃时,圆柱形镜筒和圆锥形镜筒测量误差约为2.2″和3.3″。计算结果表明,圆柱形镜筒热稳定性优于圆锥形镜筒。

第二台南极巡天望远镜镜筒的结构设计及模态分析

镜筒是望远镜的基本组成部分,为了能够更好的满足望远镜成像质量的要求,需要对望远镜的镜筒机械结构进行研究。南极巡天望远镜由于其特殊的地理位置及气候、温度条件限制,与普通的望远镜在镜筒上有不同的要求。首先介绍了第二台南极巡天望远镜的光学设计参数及方案,并根据南极的特殊性设计了镜筒的机械结构。其次,通过有限元的分析方法,对望远镜镜筒的等弯沉量、主镜的面形变化进行了分析和计算,使其在工作状态时能满足光学设计的要求,第三,通过模态分析,分析了镜筒的刚度,使其满足电控系统的控制要求,最后通过锤击实验对镜筒的自振频率做了检验检测。经过实验分析,第二台南极巡天望远镜的镜筒能够满足光学的设计要求。

冷原子喷泉的激光准直镜筒研究

利用冷原子喷泉实现的原子钟、重力仪和陀螺仪性能高,应用广。激光准直系统直接影响原子喷泉的温度和回落比,是上述装置的关键部件。根据铯原子喷泉钟对于(1,1,1)结构原子喷泉冷却激光的要求,设计并研制了冷却激光准直系统-冷却激光准直镜筒,实现了出射光准直性(出射光发散角)<0.5 mrad,垂直性(出射光波矢方向与镜筒出射端水平面的垂直度)<0.3′,均匀性(出射光光斑中心与镜筒机械中心的偏离值)<1.5 mm的光束特性,获得了1.67μK左右的原子团样品温度,回落比>5%,满足了铯原子喷泉钟原子喷泉的要求。该激光准直镜筒可应用到高精度原子重力仪、冷原子干涉陀螺仪等装置。

空间遥感相机镜筒主要参数工程分析与计算

空间遥感相机的镜筒是相机的主要部分，它对要求苛刻的重量及光学性能影响很大，本文论述了如何利用ＣＡＤ技术，对相机镜筒主要参数进行工程分析与计算，并提出改善途径，逐步实现合理的设计方案。

显微镜镜筒注射模具设计

利用UG对显微镜镜筒及模具进行三维造型,该模具在XS-ZY-125型注射机上成型,一模两腔,浇注系统采用矩形侧浇口浇注。根据塑件的形状特点对其进行工艺性分析,塑件为圆筒形件,长158 mm,在圆筒形一端135 mm处有细颈现象,筒形外径φ=36 mm。考虑到注射机的开模行程及装模空间,因此,分型面选在圆筒形的柱体纵向截面处。由于筒身有细颈结构,需要分成两段侧向分型抽芯,抽拔距为136 mm,采用液压侧向分型抽芯,另一端抽拔距为25 mm处采用斜导柱侧向分型抽芯。筒身外侧还有一筒状分支,抽拔距为13 mm,为了简化模具结构,采用弯销侧向抽芯。该模具的最大特点是采用先复位机构,当斜导柱侧向分型抽芯时,斜导柱在定模,滑块在动模,顶出机构与斜滑块在复位时发生干涉,采用楔杆三角滑块先复位机构,能够避免复位时滑块与顶杆相撞。

超声振动切削薄壁镜筒零件的研究

作者将超声振动引入薄壁镜筒零件车削中以减少零件变形，并开发出了适用于振动切削系统的 刀尖高度调节机构，最后给出了超声切削和普通切削的对比数据。证明超声切削确实能有效提高 薄壁零件的加工质量。